31 Mart 2017 Cuma 23:59 tek epostada tek epostada

Benzer belgeler
Soru 1. Genel Bilgiler...1 Soru 1A...2 Soru 1B...2 Soru 1D...3 Soru 1C...3 Soru 2. Genel Bilgiler...3 Soru 2A...4

ELE /16 BAHAR DÖNEMİ - ÖDEV

girişli, çıkışlı ve durumlu doğrusal olmayan bir sistemin denklemleri aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

Bu soruda eğik şekilde belli bir hızda ve değişik açılarda atılan ve sonrasında yerden seken bir topun hareketini ifade eden kod yazılacaktır.

Sensörlerin ölçümlerinde bir miktar hata payı olması. Ölçümlere gürültü karışması.

BÖLÜM 1.A Bir sisteme belli frekanslar arasında rastgele bir gürültü karıştığını varsayalım. Örneğin

Bu uygulama saatinde, dinamik sistemlerin simülasyonu (benzetimi) için geliştirilmiş olan, oldukça kullanışlı bir arayüz, Simulink, tanıtılacaktır.

Matlab da 2-boyutlu Grafik Çizimi. Arş. Gör. Mehmet Ali ÜSTÜNER

ELE 301L KONTROL SİSTEMLERİ I LABORATUVARI DENEY 4B: DC MOTOR TRANSFER FONKSİYONU VE PARAMETRELERİNİN ELDE EDİLMESİ

DENEY 25 HARMONİK DİSTORSİYON VE FOURIER ANALİZİ Amaçlar :

Contents. Doğrusal sistemler için kontrol tasarım yaklaşımları

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MİKRODALGA TEKNİĞİ I DERSİ DÖNEM PROJESİ

BMÜ-421 Benzetim ve Modelleme MATLAB SIMULINK. İlhan AYDIN

ELE 301L KONTROL SİSTEMLERİ I LABORATUVARI DENEY 3: ORANSAL, TÜREVSEL VE İNTEGRAL (PID) KONTROL ELEMANLARININ İNCELENMESİ *

ELM 331 ELEKTRONİK II LABORATUAR DENEY FÖYÜ

EHM381 ANALOG HABERLEŞME DÖNEM PROJESİ

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

Kinematik Modeller. Kesikli Hale Getirilmiş Sürekli Zaman Kinematik Modeller: Rastgele giriş yok ise hareketi zamanın bir polinomu karakterize eder.

1. LİNEER PCM KODLAMA

DENEY 2A: MOTOR ve TAKOJENERATÖR ÖZELLİKLERİ *

ELKE 405 Otomatik Kontrol Sistemleri

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ DENETİM SİSTEMLERİ LABORATUVARI DENEY RAPORU. Deney No: 3 PID KONTROLÜ

ELE 301L KONTROL SİSTEMLERİ I LABORATUVARI DENEY 4:ORANSAL, TÜREVSEL VE İNTEGRAL (PID) KONTROL ELEMANLARININ İNCELENMESİ 2

6. DENEY Alternatif Akım Kaynağı ve Osiloskop Cihazlarının Kullanımı

MATLAB İLE PROGRAMLAMAYA GİRİŞ. Nedim TUTKUN Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

Algoritmalar ve Programlama. DERS - 4 Yrd. Doç. Dr. Ahmet SERBES

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi

Ders İçerik Bilgisi. Sistem Davranışlarının Analizi. Dr. Hakan TERZİOĞLU. 1. Geçici durum analizi. 2. Kalıcı durum analizi. MATLAB da örnek çözümü

SAYISAL KONTROL 2 PROJESİ

ALÇAK FREKANS GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ VE ÇIKIŞ KATLARI

KMU MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELETRONİK LABORATUVARI DENEY 1 OSİLOSKOP KULLANIMI

DENEY 5: FREKANS CEVABI VE BODE GRAFİĞİ

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

Elemanter fonksiyonlarla yaklaşım ve hata

KST Lab. Shake Table Deney Föyü

MATLAB'dan doğrusal sistemlerin matematiksel modellemesi için transfer fonksiyonu, sıfırkutup-kazanç, durum uzayı vs. gösterimler kullanılabilir.

ADC Devrelerinde Pratik Düşünceler

T.C. MARMARA ÜNĠVERSĠTESĠ TEKNĠK EĞĠTĠM FAKÜLTESĠ ELEKTRONĠK-BĠLGĠSAYAR EĞĠTĠMĠ BÖLÜMÜ VE ELEKTRĠK EĞĠTĠMĠ BÖLÜMÜ

ALTERNATĐF AKIM (AC) I AC NĐN ELDE EDĐLMESĐ; KARE VE ÜÇGEN DALGALAR

Ders İçerik Bilgisi. Dr. Hakan TERZİOĞLU Dr. Hakan TERZİOĞLU 1

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İLETİŞİM LABORATUARI SAYISAL FİLTRELER

Sayısal Modülasyon Deneyi

YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ UYGULAMALI MÜHENDİSLİK MODELLEMESİ

AYRIK-ZAMANLI KONTROL (~ DİJİTAL KONTROL)

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ-II

Stokastik Süreçler. Bir stokastik süreç ya da rastgele süreç şöyle tanımlanabilir.

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

Deney 21 PID Denetleyici (I)

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ DENETİM SİSTEMLERİ LABORATUVARI. Deney No:2 Birinci-İkinci Dereceden Denklemler Açık-Kapalı Çevrim Sistemler

Hareket Kanunları Uygulamaları

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

T.C. YALOVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ESM 413 ENERJİ SİSTEMLERİ LABORATUVARI I

DENEY 9- DOĞRU AKIM DA RC DEVRE ANALİZİ

Makine Elemanları I. Toleranslar. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ İŞLEMSEL KUVVETLENDİRİCİ - 2 DENEYİ

Sistem Dinamiği ve Kontrolü Bütünleme 26 Ocak 2017 Süre: 1.45 Saat. Adı ve Soyadı : İmzası : Öğrenci Numarası :

DENEY FÖYÜ 4: Alternatif Akım ve Osiloskop

Internet Programming II. Elbistan Meslek Yüksek Okulu Bahar Yarıyılı

EŞİTLİK KISITLI TÜREVLİ YÖNTEMLER

DENEY 2 Sistem Benzetimi

SÜREKLĠ OLASILIK DAĞILIMLARI

Elektriksel-Fiziksel Özellikler... 2 Kullanım... 3 Uygulama Örnekleri... 7

GEBZE TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

ELEKTRİK TESİSLERİNDE HARMONİKLERİN PASİF FİLTRE KULLANILARAK AZALTILMASI VE SİMÜLASYONU. Sabir RÜSTEMLİ

BM202 SAYISAL ÇÖZÜMLEME

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

G( q ) yer çekimi matrisi;

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ELEKTRONİK LAB 1 DERSİ DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ DENEYİ

FİZ209A OPTİK LABORATUVARI DENEY KILAVUZU

DOĞRULTUCULAR VE REGÜLATÖRLER

TRAKYA ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi / Makine Mühendisliği Bölümü. Basit Harmonik Hareket Deneyi Deney Föyü. Edirne

4. Sunum: AC Kalıcı Durum Analizi. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN-R. Mark NELMS, Nobel Akademik Yayıncılık

DENEY 6 BASİT SARKAÇ

RF MİKROELEKTRONİK GÜRÜLTÜ

= 2 6 Türevsel denkleminin 1) denge değerlerinin bulunuz. 2) Bulmuş olduğunuz dengenin istikrarlı olup olmadığını tespit ediniz.

Space Cowboy (Android Studio da 2 boyutlu mobil oyun yazılımı eğitimi )

DENEY 3 ATWOOD MAKİNASI

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

İletişim Ağları Communication Networks

Ders 5 : MATLAB ile Grafik Uygulamaları

Otomatik Sıcaklık Kontrolü Otomatik Sıcaklık Kontrolü

DENEY 3 HAVALI KONUM KONTROL SİSTEMİ DENEY FÖYÜ

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

ELE 311 ANALOG ELEKTRONİK DEVRELER FİNAL PROJE

Şekil 1.1 Genliği kuvantalanmamış sürekli zamanlı işaret. İşaretin genliği sürekli değerler alır. Buna analog işaret de denir.

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Kırım Filtresi ve Alt Örnekleme

CAEeda TM OM6 KANADI MODELLEME. EDA Tasarım Analiz Mühendislik

DENEY NO:2 BJT Yükselticinin Darbe Cevabı lineer kuvvetlendirme Yükselme Süresi Gecikme Çınlama Darbe üst eğilmesi

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

PSPICE AC SWEEP VE PARAMETRĐK ANALĐZ YÖNTEMLERĐ

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

Örnek...4 : İlk iki sınavında 75 ve 82 alan bir öğrencinin bu dersin ortalamasını 5 yapabilmek için son sınavdan kaç alması gerekmektedir?

DENEY FÖYÜ 7: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri

Transkript:

ELE 515-2016/17 BAHAR - ÖDEV 2 Aşağıdaki soruları çözerek en geç 31 Mart 2017 Cuma gunu saat 23:59'a kadar bana ve dersin asistanına ilgili dosyaları eposta ile gönderin. Aşağıda hem soruların açıklaması, hem de sizlere yol göstermesi bakımından çıkması bazı örnekler verilmiştir. Ödevleri gönderirken sıkıntı yaşanmaması için lütfen aşağıdaki noktalara dikkat edin: Ödevlerdeki dosyalar zaman zaman yüksek boyutlara ulaşabiliyor ve okulun eposta kotaları çok düşük olduğu için bizim kotalarımızın dolmasına sebep olabiliyor. Onun için lütfen tüm dosyalarınızı tek bir zip veya rar dosyasında topladıktan sonra okul eposta adreslerimize değil gmail adreslerimize ( ve ) tek epostada gönderin; ayrı ayrı iki eposta atmayın, tek epostada ikimize de gönderin. rar veya zip dosyalarınızı Ad-Soyad-Numara seklinde isimlendirin. Dosya isimlerinde Türkçe karakter kullanmayın. Örneğin 111211102 numaralı Övünç Elbir isimli öğrenci, Ovunc-Elbir-111211102.rar veya Ovunc-Elbir-111211102.zip isimli tek bir dosyayı tek epostada yukarıdaki iki adrese göndermelidir. İstenen dosyayı tek epostada göndermelisiniz, bana ve asistana iki ayrı eposta atılması halinde koordinasyon sorunları oluşabilir, ödeviniz kabul edilmeyebilir veya geç gönderilmiş gibi değerlendirilebilir. Ödevle ilgili sorularınızı da yine tek epostada hem bana hem dersin asistanına gönderin; sadece bana gönderilen veya ayrı ayrı gönderilen epostalar cevapsız kalabilir. Soru 1. Genel Bilgiler... 2 Soru 1A... 2 Soru 1B... 3 Soru 1C... 3 SORU 2. Genel Bilgiler... 4 SORU 2.A... 4 SORU 2.B... 4 SORU 2.C... 12 SORU 2.D... 17 SORU 2.E... 23

Soru 1. Genel Bilgiler Ters sarkaç için aşağıdaki türevsel denklemler verilmiştir: Burada kg ve kg kutleleri, sisteme uygulanacak kuvveti, sürtünme katsayısını, yer çekimi ivmesini, çubuğun uzunluğunu göstermektedir. Soru 1A terssarkaccoz.m isimli bir fonksiyon sirasiyla m, M, l, g, f, F, y0, Tfin argümanlarını alacak, y0 başlangıç koşulu etrafında sistemin durumlarını çözdürüp ( ) çizdirecektir. Çözümle ilgili zaman vektörü tt, çözülen durumlar da yy vektöründe çıkış olarak döndürülecektir. Örneğin; tfin=20; m=5; M=1; l=1; g=9.8; f=0.3;

y0=[0,0,0.2,0]; F=0; [tt,yy] = terssarkaccoz(m,m,l,g,f,f,y0,tfin); Bu soruyu farklı parametre değerleri ve başlangıç koşulları için tekrarlayın. Bunları kendiniz seçin ancak birbirinden farklı ve ilginç sonuçlar verecek şeyler seçmeye çalışın. En az 3 farklı durum için sonuçları ve yorumlarınızı raporunuza ekleyin. Soru 1B terssarkacmodel.slx isimli bir Simulink modeli oluşturun ve bir önceki şıkta elde ettiğiniz sonucu doğrulayın. Not: Bu şıkkı yaparken sistemi Simulink altında temel bloklar ile açık biçimde modellemeniz beklenmektedir. User-Defined Functions altındaki bloklar (MATLAB function, Fcn vs.) ve diğer başlıklar altındaki benzer bloklar kullanılmayacaktır. Soru 1C terssarkacpid.slx isimli bir model oluşturun ve önceki şıkta oluşturduğunuz model için değerini bir PID kontrolcü ile kontrol edin. Referans olarak 3 saniyede bir -0.1, 0.1 arasında değişen bir kare dalga kullanın. Kontrolcü sistemi çıkışı en geç 1 saniye içeresinde istenen değere getirmeli ve sistem girişini arasında tutmalıdır. Aşım konusunda herhangi bir kısıt bulunmamaktadır.

Modelinizde üç adet Scope bulunmalı ve şunları göstermelidir: 1. Giriş olarak uyguladığınız kuvvet 2. Verilen referansa ile çubuğun açısı arasındaki takip hatası 3. Tüm sistem durumları Kontrolcüyü nasıl tasarladığınızı ve istenilen şartların sağlandığını raporunuzda açıklayın. Farklı referans girişleri (en az 3 farklı referans) için kontrolcünüzü deneyin ve çıktıları yorumlayın. İlgili grafik ve diğer yorumları da raporunuza ekleyin. SORU 2. Genel Bilgiler Şekildeki elektrik devresini ele alalım. Sistemin türevsel denklemleri aşağıdaki gibidir. Sistemin durumları sırasıyla,, şeklindedir. Sistemin girişi, çıkışları da ve şeklindedir. (Bir girişli, iki çıkışlı bir sistem.) SORU 2.A Sistemin durum uzayı gösterimini elde edin ve raporunuza koyun. SORU 2.B Sistem parametrelerini nominal (varsayılan) değerleri şu şekilde olsun:

Pratikte modelleme, ölçüm hataları ve zamana bağlı aşınma, yıpranma etkileri sebebiyle gerçek devre parametreleri nominal parametrelerden farklılık gösterebilir. Bunu temsil etmek için rastgelesistem01.m isimli bir fonksiyon yazılacak. Fonksiyon giriş argümanı olarak sırasıyla C1nom (C1'in nominal değeri), C2nom (C2'nin nominal değeri), R1nom (R1'in nominal değeri), R2nom (R2'nin nomimal değeri), Lnom (L'nin nominal değeri) ve yuzde (nominal değerler üzerinde artı eksi en fazla yüzde kaçlık bir değişim olabileceği) isimli parametreler alacaktır. Fonksiyon çağrıldığında gerçek sistem parametrelerini, nominal parametrelerin etrafında istenilen yüzdelik bir değişim içerisinde rastgele belirleyecektir. Örneğin yuzde = 25 ise C1 parametresi aralığından rastgele seçilecektir. Tum parametreler için bu tekrarlanacaktır. Gerçek parametrelerle oluşturulan sistem, durumun uzayı formunda fonksiyonun ilk çıkış argümanı ( G ) içerisinde döndürülecektir. Fonksiyonun ikinci çıkış argümanı ( yuzdeort ) nominal parametreler büyük olarak ortalama ne kadarlık bir değişiklik yapıldığıdır. Büyüklüğe göre bakılacağından bu değer pozitif bir değer olmalıdır. Örneğin olarak seçildiyse olduğundan yuzdeort = 16 döndürülecektir. Fonksiyon rastgele çalıştığında her çağrılışında farklı sistemler vermelidir. Bazı kullanım örneklerine bakalım. Nominal parametreler şöyle olsun C1nom=1; C2nom=2; R1nom=1; R2nom=2; Lnom=1; Parametrelerde en fazla yüzde 10 değişim ile rastgele sistemler oluşturalım: yuzde = 10; [G,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) G = a = x1 x2 x3 x1 0 0.9875 0.9875 x2-0.9927-1.101-1.101 x3-0.5102-0.5657-0.8139

b = u1 x1 0 x2 1.101 x3 0.5657 c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.4864 d = u1 y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model. yuzdeort = 3.3198 [G,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) G = a = x1 x2 x3 x1 0 1.018 1.018 x2-0.9802-0.949-0.949 x3-0.5176-0.5011-0.7633 b = u1 x1 0 x2 0.949 x3 0.5011

c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.5065 d = u1 y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model. yuzdeort = 2.3544 [G,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) G = a = x1 x2 x3 x1 0 0.9978 0.9978 x2-0.9359-0.9064-0.9064 x3-0.5436-0.5264-0.8034 b = u1 x1 0 x2 0.9064 x3 0.5264 c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.5094 d = u1

y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model. yuzdeort = 4.0400 Bu sefer de parametrelerde yüzde 50'ye kadar değişim ile rastgele sistemler oluşturalım: yuzde = 50; [G,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) G = a = x1 x2 x3 x1 0 0.8407 0.8407 x2-1.012-0.7312-0.7312 x3-0.8625-0.6231-1.06 b = u1 x1 0 x2 0.7312 x3 0.6231 c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.5063 d = u1 y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model.

yuzdeort = 20.3704 [G,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) G = a = x1 x2 x3 x1 0 0.7186 0.7186 x2-1.279-1.921-1.921 x3-0.4335-0.6513-0.7989 b = u1 x1 0 x2 1.921 x3 0.6513 c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.3404 d = u1 y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model. yuzdeort = 31.3159

[G,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) G = a = x1 x2 x3 x1 0 0.7171 0.7171 x2-1.084-0.899-0.899 x3-0.3416-0.2833-0.4344 b = u1 x1 0 x2 0.899 x3 0.2833 c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.4424 d = u1 y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model. yuzdeort = 25.4352 Sistemlerin birim dürtü, birim basamak vb. tepkilerine de bakılabilir. Örneğin son sistemin birim dürtü cevabı impulse(g); set(findobj(gcf,'type','line'),'linewidth',2); % Kalinliklari ayarla

Son sistemin birim basamak cevabı step(g); set(findobj(gcf,'type','line'),'linewidth',2); % Kalinliklari ayarla

Siz de fonksiyonu yukarıda verilen nominal parametreler için az, orta ve yüksek (%100'e yakın) parametre değişim yüzdeleri ile çağırıp sistemler oluşturun ve bunların birim basamak ve birim rampa cevaplarına bakın. En az 4 tane farklı durum inceleyin. Sistem cevaplarını raporunuza koyun ve yorumlayın. SORU 2.C Sisteme rastgele giriş üretmek üzere rastgelegiris01.m isimli bir fonksiyonu yazın. Fonksiyon giriş argümanı olarak maksimum zaman ( tmax ), maksimum frekans ( fmax ) ve mutlak genlik ( A ) argümanlarını alacaktır. Çıkış olarak [0,tMax] zamanı arasında, fmax'tan daha büyük frekans bileşeni içermeyen (teyit etmek için gözle veya FFT ile bakılabilir), aldığı maksimum değer +A, minimum değer -A olan rastgele bir giriş üreterek bunu u isimli bir çıkış argümanında döndürecektir. İlgili zaman vektörü de t isimli çıkış argümanında döndürülecektir. Fonksiyon rastgele çalıştığından her çağrılışında farklı bir giriş üretmelidir. Bazı örnek kullanımlar: tmax = 30; fmax = 1; gen = 1; [u,t] = rastgelegiris01(tmax,fmax,gen); plot(t,u,'linewidth',2); title('rastgele bir giriş'); xlabel('t (s)'); ylabel('genlik');

[u,t] = rastgelegiris01(tmax,fmax,gen); plot(t,u,'linewidth',2); title('rastgele bir giriş'); xlabel('t (s)'); ylabel('genlik');

tmax = 20; fmax = 0.5; gen = 2; [u,t] = rastgelegiris01(tmax,fmax,gen); plot(t,u,'linewidth',2); title('rastgele bir giriş'); xlabel('t (s)'); ylabel('genlik');

[u,t] = rastgelegiris01(tmax,fmax,gen); plot(t,u,'linewidth',2); title('rastgele bir giriş'); xlabel('t (s)'); ylabel('genlik');

[u,t] = rastgelegiris01(tmax,fmax,gen); plot(t,u,'linewidth',2); title('rastgele bir giriş'); xlabel('t (s)'); ylabel('genlik');

Siz de bazı örnek değerler için fonksiyonu çağırarak sonuçları çizdirin ve raporunuza koyun. En az 3 farklı sonuç koyun. Sonuçların verilen giriş argümanları ile tutarlı olduğu ile ilgili yorumlarınızı da rapora ekleyin. SORU 2.D Nominal sistem üzerinden rastgele Q ve R matrisleri ile Kalman filtresi oluşturan rastgelefiltre01.m isimli bir fonksiyon yazın. Fonksiyon giriş argümanı olarak nominal sistem ( G ), Q matrisinin büyüklüğünün seçileceği aralığı belirten bir vektör ( qaralik ) ve R matrisinin büyüklüğünün seçileceği aralığı belirten bir vektör ( raralik ) alacaktır. Örneğin qaralik = [1 1000] ve raralik = [1 100] ise 1-1000 arasında bir q sayısı ve 1-100 arasında bir r sayısı rastgele seçilecek, ardından ve şeklinde Q ve R matrisleri oluşturacaktır. Burada I, uygun boyutlu birim matrisi temsil etmektedir. Bunun ardından G sistemi için bir Kalman filtresi oluşturulacak ve Kest çıkış argümanı olarak döndürülecektir. Fonksiyonu ayrıca q ve r sayılarını da döndürecektir. Bazı örnek kullanımlara bakalım. Önce nominal sistemi oluşturalım: yuzde = 0; [Gnom,yuzdeOrt] = rastgelesistem01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,yuzde) Gnom =

a = x1 x2 x3 x1 0 1 1 x2-1 -1-1 x3-0.5-0.5-0.75 b = u1 x1 0 x2 1 x3 0.5 c = x1 x2 x3 y1 0 1 1 y2 0 0 0.5 d = u1 y1 0 y2 0 Continuous-time state-space model. yuzdeort = 0 Ardından verilen araliklarda q ve r değerlerini rastgele seçerek Kalman filtreleri oluşturalım. qaralik = [1 1000]; raralik = [1 100]; [Kest,q,r] = rastgelefiltre01(gnom,qaralik,raralik) Kest = a = x1_e x2_e x3_e x1_e 0 0.9998 1.009 x2_e -1-1.922-1.997

x3_e -0.5-0.9513-1.239 b = u1 y1 y2 x1_e 0 0.00018-0.01897 x2_e 1 0.9215 0.1505 x3_e 0.5 0.4513 0.07515 c = x1_e x2_e x3_e y1_e 0 1 1 y2_e 0 0 0.5 x1_e 1 0 0 x2_e 0 1 0 x3_e 0 0 1 d = u1 y1 y2 y1_e 0 0 0 y2_e 0 0 0 x1_e 0 0 0 x2_e 0 0 0 x3_e 0 0 0 Input groups: Name Channels KnownInput 1 Measurement 2,3 Output groups: Name Channels OutputEstimate 1,2 StateEstimate 3,4,5 Continuous-time state-space model. q = 261.9091

r = 93.8346 [Kest,q,r] = rastgelefiltre01(gnom,qaralik,raralik) Kest = a = x1_e x2_e x3_e x1_e 0 1 1.004 x2_e -1-1.379-1.41 x3_e -0.5-0.6855-0.951 b = u1 y1 y2 x1_e 0 3.509e-05-0.008377 x2_e 1 0.3794 0.06185 x3_e 0.5 0.1855 0.03091 c = x1_e x2_e x3_e y1_e 0 1 1 y2_e 0 0 0.5 x1_e 1 0 0 x2_e 0 1 0 x3_e 0 0 1 d = u1 y1 y2 y1_e 0 0 0 y2_e 0 0 0 x1_e 0 0 0 x2_e 0 0 0 x3_e 0 0 0 Input groups: Name Channels KnownInput 1 Measurement 2,3

Output groups: Name Channels OutputEstimate 1,2 StateEstimate 3,4,5 Continuous-time state-space model. q = 80.0971 r = 85.1909 [Kest,q,r] = rastgelefiltre01(gnom,qaralik,raralik) Kest = a = x1_e x2_e x3_e x1_e 0 0.9995 1.015 x2_e -1-2.644-2.779 x3_e -0.5-1.307-1.624 b = u1 y1 y2 x1_e 0 0.0004822-0.03105 x2_e 1 1.644 0.269 x3_e 0.5 0.8066 0.1343 c = x1_e x2_e x3_e y1_e 0 1 1 y2_e 0 0 0.5 x1_e 1 0 0 x2_e 0 1 0

x3_e 0 0 1 d = u1 y1 y2 y1_e 0 0 0 y2_e 0 0 0 x1_e 0 0 0 x2_e 0 0 0 x3_e 0 0 0 Input groups: Name Channels KnownInput 1 Measurement 2,3 Output groups: Name Channels OutputEstimate 1,2 StateEstimate 3,4,5 Continuous-time state-space model. q = 574.8940 r = 92.8779 Son oluşturulan filtreyi yukarıda oluşturulan rastgele sistem G ve yine yukarıda oluşturulan rastgele giriş u için deneyelim. Sistemin simülasyonunu yapalım: [y,t,x] = lsim(g,u,t); Giriş ve çıkışa biraz gürültü ekleyelim: u2 = u + 0.2*randn(size(u)); y2 = y + 0.2*randn(size(y));

Filtreyi çalıştıralım: [yxhat,that] = lsim(kest,[u2 y2],t); Sonuçları çizdirelim: plot(t,y,'-','linewidth',1); hold on; set(gca, 'ColorOrderIndex', 1); % Renkler aynı olsun plot(t, yxhat(:,1:2),':','linewidth',2.5); hold off; title('gerçek çıkışlar (noktalı) ve tahminler (düz)'); xlabel('t (s)'); ylabel('genlik'); Siz de bazı örnek kullanımlar (en az 4) ile fonksiyonun çalıştığını gösterin. Yukarıdaki örnekte gösterilen çıkış tahminlerine ek olarak durum tahminlerinin de çizdirin. İlgili çizimleri ve yorumları raporunuza ekleyin. SORU 2.E Bu aşamada rastgelesimulasyon01.m isimli bir fonksiyon yazılacaktır. Fonksiyonu önce rastgele Q ve R matrisleri ile Kalman filtresi oluşturacaktır. Sonra bunları parametreleri rastgele seçilen bir sistem üzerinde, rastgele giriş, rastgele giriş gürültüsü ve rastgele çıkış

gürültüsü altında denemek üzere simülasyonlar yapacaktır. İstenilen sayıda simülasyon yaptıktan sonra en iyi ve en kötü sonuçları belirleyecek, bunları kullanılan parametreler ile birlikte çizdirecektir. Fonksiyonun giriş argümanları sırasıyla şu şekilde olacaktır: C1nom,C2nom,R1nom,R2nom,Lnom : Nominal sistem parametreleri. tmax : Maksimum zaman. fmax : Verilecek rastgele girişler için maksimum frekans içeriği (bant genişliği). genu : Verilecek rastgele girişler için mutlak genlik. Girişin minimum değeri -genu, maksimum değeri +genu olmalı. yuzdeparam : Parametrelerin seçileceği rastgele aralığın nominal değerlerin yüzde kaç etrafında olacağı. yuzdegenu : Rastgele giriş gürültüsünün standart sapmasının giriş gürültüsünün genliğinin yüzde kaçı olacağı. yuzdegeny : Rastgele giriş gürültüsünün standart sapmasının giriş gürültüsünün genliğinin yüzde kaçı olacağı. qaralik : Kalman filtresinin Q matrisinin büyüklüğünün (q) rastgele seçileceği aralık. raralik : Kalman filtresinin R matrisinin büyüklüğünün (r) rastgele seçileceği aralık. nsim : Yapılacak rastgele simülasyon sayısı. Fonksiyon herhangi bir çıkış döndürmeyecektir. Fonksiyonun kendi içinde yapması gerekenler ana hatlarıyla şu şekilde özetlenebilir: 1. Nominal sistemin yuzdeparam komşuluğunda (parametrelerinin nominal değerler rastgele biçimde seçerek) bir sistem oluşturulacak. Bu sistem gerçek sistemi temsil etmektedir. Gerçek hayatta bu sistemin tasarımcı tarafından bilinemeyeceği unutulmamalıdır, yalnızca tasarımları simülasyonda doğrulamak amacıyla oluşturulacaktır. 2. Sisteme verilmek üzere [0, tmax] aralığında fmax bant genişliğinde ve [-genu,+genu] aralığında değer alan rastgele bir giriş sinyali oluşturulacak. Bu sinyalin gerçek sisteme verilmesi ile çıkış sinyali elde edilecek. Bunlara temiz giriş ve temiz çıkış diyelim. 3. Giriş sinyalinin genliğinin yuzde olarak yuzdegenu kadarı büyüklükte standart sapmaya sahip giriş gürültüsü, temiz girişin üzerine binerek gerçek (kirli) girişi oluşturacak. 4. Çıkış sinyalinin genliğinin yuzde olarak yuzdegeny kadarı büyüklükte standart sapmaya sahip çıkış gürültüsü, temiz çıkışın üzerine binerek gerçek (kirli) çıkışı oluşturacak. 5. Kirli giriş ve çıkıştan, temiz çıkış ve durumları tahmin etmeye çalışacak bir Kalman filtresi, ve parametreleri ile oluşturulacak ( birim matris). q ve r, qaralik ve raralik aralıklarından rastgele seçilecek. Not: Kalman filtresinin gerçek sistem parametrelerini bilemeyeceği unutulmamalıdır. 6. Kalman filtresi kullanılarak, kirli giriş ve çıkış altında temiz durumlar ve temiz çıkışın tahmini yapılacak.

7. Bu adımlar nsim kere tekrar edilecek. Rastgele işlemler nedeniyle her adımda farklı sonuçlar çıkmalıdır. Fonksiyon ayrıca aşağıdaki grafikleri de çizdirmelidir: Tüm simülasyonların çıkış tahmin hatalarını, yani temiz çıkış ile Kalman filtresinin çıkışla ilgili tahminleri arasındaki farkı zamana karşı çizdiren bir grafik. Hatanın büyüklüğünü değerlendirilebilmesi için yapılan tüm simülasyonlar içinde çıkışın aldığı minimum ve maksimum değerler de kesikli çizgiler ile gösterilecektir. Yukarıdaki maddedeki grafiğin benzeri durumlar için de çizdirilecektir. Üst maddedeki grafik ile aynı şekil üzerinde farklı bir eksende yer alacaktır. Tüm simülasyonlar içerisinde en iyi tahminin yapıldığı senaryo için temiz çıkış ve Kalman filtresi tahminlerini içeren bir şekil. Ayrıca şeklin üstüne bu durum için ortalama parametre değişim yüzdesi, giriş ve çıkış gürültüsü için standart sapma, q ve r değerleri de yazdırılacaktır. Tahminin iyiliği kavramı farklı şekillerde tanımlanabilir, bunun için kriterin ne olabileceğini kendiniz düşünüp, anlamlı bir şey bulup ona göre karar vermelisiniz. Bu kritere göre fonksiyon otomatik olarak en iyi tahmini bulup çizmelidir. Yukarıdaki maddedeki grafiğin benzeri en kötü tahmin yapılan senaryo için de çizdirilecektir. Örnek bazı kullanımlara bakalım. Nominal parametreleri tanımlayalım: C1nom=1; C2nom=2; R1nom=1; R2nom=2; Lnom=1; Maksimum zaman, giriş bant genişliği ve giriş mutlak genliğini tanımlayalım: tmax = 15; fmax = 0.5; gen = 1; Rastgele simülasyonlar için nominal parametrelerden ne kadar farklı seçilebileceği, giriş ve çıkış gürültülerinin yüzde olarak giriş ve çıkış genliklerinin ne kadar büyüklüğünde standart sapmaya sahip olabileceğini tanımlayalım: yuzdeparam = 20; yuzdegenu = 30; yuzdegeny = 40; Kalman filtresinin Q ve R matrislerinin genlikleri q ve r'nin rastegele seçileceği aralıkları tanımlayalım: qaralik = [1 1e4]; raralik = [1 1e4]; Rastgele simülasyon sayısını tanımlayalım:

nsim = 100; Fonksiyonu çalıştıralım: rastgelesimulasyon01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,tmax,fmax,gen,yuzd eparam,yuzdegenu,yuzdegeny,qaralik,raralik,nsim)

Bazı parametreleri değiştirerek çalıştıralım. Mesela daha yüksek parametre değişimi ve daha yüksek giriş, çıkış gürültülerine izin verelim:

yuzdeparam = 60; yuzdegenu = 50; yuzdegeny = 55; rastgelesimulasyon01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,tmax,fmax,gen,yuzd eparam,yuzdegenu,yuzdegeny,qaralik,raralik,nsim)

Parametre değişimini maksimuma yakın (%99) yapalım. R, L, C eksi değerler alamayacağından bu değişim %100'ün altında olmalıdır. Giriş ve çıkış gürültüleri eksi değerler

alabilir, o nedenle %100'den fazla sapmaya sahip olmalarında sakınca yok, mesela onları da %200 alalım: yuzdeparam = 99; yuzdegenu = 200; yuzdegeny = 200; rastgelesimulasyon01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,tmax,fmax,gen,yuzd eparam,yuzdegenu,yuzdegeny,qaralik,raralik,nsim)

Fonksiyonu aynı argümanlarla tekrar çalıştıralım.

rastgelesimulasyon01(c1nom,c2nom,r1nom,r2nom,lnom,tmax,fmax,gen,yuzd eparam,yuzdegenu,yuzdegeny,qaralik,raralik,nsim)

Simülasyonlarda her şey rastgele olduğu için her seferinde farklı sonuçlar çıktığına dikkat ediniz.

Fonksiyonu farklı durumları temsil ve ilginç sonuçlar veren argümanlar için çalıştırın (en az 4 kere yapın). Çıkan sonuçları yorumlayın, özellikle en iyi çalışan durumun neden iyi, en kötü çalışan durumun neden kötü çıktığına dair yorumlarınız önemli. Grafikleri ve yorumları raporunuza ekleyin. Published with MATLAB R2015a